系列眼跳的产生及其心理学意义，本文主要内容关键词为：心理学论文,意义论文,系列论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
分类号 B842
1 引言
眼跳是一种快速的注视转移，是将网膜的中央窝重新定位到视觉场景中的一个新点上，以此来获得精确而清晰的视觉[1]。在日常生活中我们所面对的实际视觉场景非常复杂，目标常和干扰物混合在一起或者是有多个目标，计划一个直达目标的眼跳的可能性很小，往往需要进行一系列眼跳来对其中的重要信息进行提取和加工。很多时候，眼跳并不是一个独立的单元，而是以连续序列形式出现，然而很大比例的眼动研究将系列眼跳中的单眼跳(single saccade)的细节特征作为主要的研究对象[2]，忽视了系列眼跳中各个眼跳彼此间的关系及其相互影响，这使研究的外部效度在很大程度上受到了限制。
系列眼跳是一种特定的眼跳计划模式，可能是单向性的(unidirectional)，也可能指向多个方向(multidirectional)，最终将视线集中于最后的目标[2]。它普遍存在，对正常人来说，很多情况下都会产生，日常的阅读和图片扫描中一系列眼跳就是很好的例子。在已有的系列眼跳研究中，争论的焦点是系列眼跳以何种方式执行，即系列眼跳是由一个整体眼跳计划控制，还是其中每个眼跳都由自己的计划独立控制，亦即前一次眼跳执行完之后，下一次眼跳计划才刚刚开始。越来越多的实验证据表明，系列眼跳中相邻眼跳的计划和执行在时间进程上有一定程度重叠。本文将从系列眼跳产生的生理基础、系列眼跳的执行以及注意、记忆与系列眼跳的关系等几个方面对以往系列眼跳的研究进行回顾和总结。
2 系列眼跳的神经生理基础
在前脑和中脑中，与眼跳的计划和控制相关的结构包括后顶叶(posterior parietal cortex，PPC)、额眼区(FEFs)、背外侧前额叶(DLPC)、基底神经节、小脑(CB)和上丘脑(SC)[3]。眼跳计划的模型一般假设，系列眼跳的最后阶段是通过上丘(SC)的活动完成的，它是产生眼跳的中心。上丘接收广大皮质区域的信息输入，其中较为重要的是额眼区(FEF)、辅眼区(SEF)和后顶叶皮质中的侧顶区(LIP)[4]。
额眼区位于前额叶，负责将视觉信息转为眼跳指令，并通过向上丘的投射来有意识地驱动眼跳。它和视觉的腹侧通路和背侧通路均有密切的联系，与视觉目标的选择有关，负责视觉注意的外源性定位，使注意自动定位到突显物上，为眼跳提供目标位置信号[1]。近期对额眼区在系列眼跳中的作用的研究中发现，在第一眼跳前，向一侧额眼区施加透颅磁刺激(TMS)会增加指向对侧的第二眼跳误差[5]。
Sommer等人发现，控制眼跳的神经信息(motor signal)产生同时都会生成一个推测放电信号(corollary discharge signal)作为副本，该副本信息由经过丘脑背内侧核(MD)的上丘投射到额眼区的通路负责传递，这条通路中的神经细胞受到损伤将会导致推测放电信息的丢失，但这并不会影响单个眼跳的计划执行，而系列眼跳（双眼跳）的执行则会产生障碍[6]。由此可见，推测放电信号对系列运动的计划有重要作用，并可以在眼跳所产生的网膜像不断变化中保持正常的视知觉。
在系列眼跳中，视觉空间信息的更新主要是由后顶叶(PPC)来负责的[2]，后顶叶负责将网膜信息和网膜外信息整合起来，若在第二眼跳执行之前用TMS对后顶叶进行干扰，眼跳的准确性明显下降，第二眼跳的网膜增益值（retinal gain，定义为第二眼跳幅度与第一眼跳目标和第二眼跳目标之间距离比值）达到1.2，这一结果说明后顶叶对眼跳中的视觉空间信息更新有着重要作用，而这一更新过程就发生在第二眼跳之前一段很短的时间内[7]。而位于后顶叶上的侧顶区(LIP)是系列眼跳产生必不可少的。和额眼区一样，侧顶区也与视觉注意的选择有关，且所起的作用似乎更大。近期有研究发现，后顶叶中的部分结构负责延迟的眼跳和视觉空间注意[8，9]。
侧顶区接收许多外纹状视皮质的信息输入，并与额眼区和上丘均有联系。单细胞记录显示，侧顶叶中的细胞负责传递由注意调节的视觉信号以及与眼跳计划和执行有关的运动信号[10]。在眼跳准备中，侧顶叶细胞的活动反映了注意在眼跳目标上的动态分配。它在单独眼跳和系列眼跳中所起的作用并不相同。Crawford发现，侧顶叶在眼跳执行之前对眼跳目标处的视觉刺激反应。它一般是为将要采取的动作进行编码加工。而在系列眼跳中侧顶叶细胞更多的是对下一眼跳的朝向进行编码[2]。
对眼跳目标的空间表征是在由额眼区、侧顶叶等构成的神经环路中平行产生的，那么正确的眼跳顺序是如何产生的呢？尽管对此问题的答案还不是很清楚，但是，最有可能与系列眼跳的正确顺序的生成有关的脑区是辅眼区(SEF)。因为辅眼区负责对系列眼跳的顺序信息进行编码[5]。辅眼区受到损伤后系列眼跳的按序执行则受到了破坏[11]。Pierrot-Deserlligny等认为，辅眼区会通过其与额眼区、上丘的联系来控制眼跳的顺序[12]。fMRI研究证明，系列眼跳的计划是在涉及辅眼区、额眼区和侧顶叶等脑区的神经环路中完成的，然后，这些区域将神经信息输入上丘中，使系列眼跳计划的最后阶段得以完成[13]。
3 系列眼跳的计划和执行
3.1 双任务范式下的系列眼跳研究
系列眼跳的研究常使用两类任务：一是改变视觉目标数目。这在双任务(double-step)实验中经常使用，在该任务中，第二目标的出现会影响到首次眼跳计划，表现在首次眼跳潜伏期延长。首次眼跳潜伏期与眼跳的视觉目标数量之间很可能存在高度相关。另一种任务方式是单目标任务。它与多目标任务的区别在于多目标任务中涉及到视觉和注意在目标间的分配，分配的形式可能会对系列眼跳产生影响。在多目标任务中被试还可能通过延长潜伏期来对眼跳计划加以修正，取消跳向第一目标的眼跳，直接跳向最终的目标。眼跳重新定向产生的原因是第一眼跳计划执行过程中，第二眼跳相关的神经细胞活动足够强，以至于第二眼跳目标取代第一目标，从而中断第一眼跳并跳向第二目标[14]。这种重新定向(redirect)反应是与跟随(Follow)反应方式相对的。
眼跳潜伏期、幅度和准确性是眼动研究的重要指标，其中眼跳的潜伏期是指从刺激呈现到眼跳开始执行之间的时间间隔，包括信息的传入、传出所需的时间和由所经通路的复杂程度决定的中枢加工时间[15]。在眼跳潜伏期中视线保持在注视点范围内，而在注视的过程中，至少发生了两个加工过程：一是对中央窝视野中的目标进行分析并对边缘视野中的目标做眼跳定位；二是为下个眼跳做好准备[1]。
Ray等人实验中要求被试在两种不同指导语下完成一个双步任务：或者按照刺激呈现顺序进行一系列的眼跳（跟随，follow）；或者抑制对第一个目标的眼跳而将注视转向最终目标（重新定向，redirect）。测量第二刺激呈现与第一眼跳执行之间的时间间隔（延迟，Delay）和两次眼跳执行之间的时间间隔(ISI)[16]。他们推测，可能存在两种不同的加工：(1)平行加工，即两次眼跳计划同时进行。两次刺激的呈现分别是两次眼跳计划开始的信号，即第一刺激呈现与第一眼跳的执行之间间隔和第二刺激呈现与第二眼跳执行之间间隔大体相等，较长的延迟产生较短的ISI。(2)系列加工，第二眼跳在第一眼跳执行完毕之后才开始计划并执行，即眼跳之间间隔与两个刺激呈现之间间隔不同，前者更长；第二眼跳计划在眼跳间隔内完成，当两个刺激呈现之间间隔时间不同时，眼跳之间的间隔基本保持不变。延迟的长短并不会影响ISI。参见图1。
实验结果表明，两种条件下都会产生一个由两次眼跳组成的系列眼跳。实验结果支持平行加工的假设。第二眼跳的计划在第一眼跳开始之前就已经开始了，开始的信号就是第二刺激的呈现，但与之前的假设不同，延迟和ISI之间成非线性的负相关，第二刺激与第二眼跳之间的时间间隔略长于第一刺激与第一眼跳之间的时间间隔。据此Ray等人认为，两个眼跳的重叠程度越大，第二眼跳的筹备就越慢。原因在于两个眼跳的准备和计划需要占用有限的公共资源，从而降低第二眼跳的加工速度[16]。而McPeek等人则对此现象提出了不同的解释，他们认为，这种现象是上丘中各自负责两次眼跳的神经细胞之间的交互抑制造成的，两次眼跳在时间上越接近，这种互相抑制也就越强[17]。
图1 平行加工和系列加工的假设[16]
由两次眼跳构成的系列眼跳中，对驱动第一眼跳的视觉信息的接收有一个时限，一般来说，第一眼跳执行前100ms内所接受的信息并不再对第一眼跳的执行产生影响。但这些信息却会影响第二眼跳，驱动第二眼跳的信息是在第一眼跳执行之前就开始收集的，即第二眼跳与第一眼跳的计划是同时进行的，且相对于第一眼跳，驱动第二眼跳的信息经过了更长时间的收集和整合[18]。
阅读过程的眼动研究也为系列眼跳中各个眼跳计划的同时性提供了证据。Morrison提出的阅读眼动模型指出，阅读过程中注意机制成功识别一个词后就会转向下一个词，而注意的转移会向眼动控制系统发出眼跳信号，从而开始眼跳的计划与执行。在注视一个词的过程中，注意机制可能完成了对后面1～3个词的识别，即眼动控制系统接收到1～3个眼跳信号而开始了相应的眼跳计划，这些眼跳计划在时间上是重叠的。如果相邻的两次眼跳计划之间间隔过短，眼动控制系统会取消前一次眼跳计划，并增大所计划的第二次眼跳的幅度，从而出现了跳读的现象[19]。而Reiehle提出的E-Z读者模型则认为阅读中的眼动过程分为5个阶段，分别是：(1)对一个词的熟悉性验证；(2)完成对该词的词汇通达；(3)不稳定的眼动计划；(4)稳定的眼动计划；(5)实际的眼动执行。对当前注视词(n)的词汇通达完成后，就开始了对下一词(n+1)的不稳定眼跳计划，然后是稳定的眼跳计划，而稳定的眼跳计划的开始也就意味着实际的眼跳阶段开始了[20,21]。
不稳定的眼跳计划阶段与稳定的眼跳计划阶段之间的关系如图2所示。在例1中，对词n+1进行稳定眼动计划的同时，眼动控制系统也开始了对词n+2的不稳定眼动计划，最后，指向词n+1和n+2的两次眼跳都得到了执行。但在例2中，对词n+2的不稳定眼动计划阶段开始于对词n+1的不稳定眼动计划阶段，所以对词n+1的眼跳计划被取消，只有对词n+2的眼跳得以执行，即眼睛从当前注视的词n直接跳到了词n+2，词n+1被跳读[21]。这与之前提到的跟随与重新定向两种现象非常相似，却又有着本质的不同。阅读过程中，眼动控制系统会同时计划两次或多次眼跳，根据认知系统对词语的辨识和通达的情况不同，会产生不同的系列眼跳。与以客体为目标的系列眼跳不同，阅读中的系列眼跳更多的是受对词语的通达程度的影响，而前者则是由当前的任务要求（指导语）决定的。
3.2 双线索范式下的系列眼跳研究
双线索范式也是系列眼跳研究中的常用方法，它与双任务范式在许多方面很相似，也存在着明显的不同。在双任务范式中，两个刺激出现在边缘视野中；而在双线索范式中两个线索是出现在中央视野中。因此，双任务范式主要是用来研究反射性眼跳（外源性眼跳），而双线索范式是用来研究自主眼跳（内源性眼跳）。Sheliga等人采用双线索范式的研究结果表明，第二线索会使第一眼跳的潜伏期增长，且两线索之间的间隔越短，影响效果出现越早。他们认为，产生这种影响的原因是第二线索在这里充当了分心物，不管它在网膜上出现位置如何，或者对它的加工是认知性的还是反射性的[22]。眼跳方式有两种：一种是双眼跳(double saccade)，即第一个眼跳指向第一个刺激或两个刺激之间的某点，第二眼跳指向第二线索所指向的目标；另一种是单眼跳(single saccade)，它直接指向第二线索所指的目标。由于单眼跳准确性较低，所以，后面常跟一个校正眼跳；校正眼跳只有在前面眼跳指向目标而不是干扰物时才产生，两个眼跳间也没有停顿。
（例1）
对词n+1的不稳定眼动计划阶段
对词n+1的稳定的眼动计划阶段
执行对词n+1的眼跳
对词n+2的不稳定眼动计划阶段
对词n+1的稳定的眼动计划阶段
执行对词n+2的眼跳
（例2）
对词n+1的不稳定眼动计划阶段
取消对词n+1的眼跳
对词n+2的不稳定眼动计划阶段
对词n+1的稳定的眼动计划阶段
执行对词n+2的眼跳
图2 E-Z读者模型中不同眼动计划阶段之间的关系
产生哪种眼跳主要取决于第二线索对第一眼跳潜伏期的影响程度。潜伏期延迟时间很短则第一眼跳目标为第一刺激，而后跳至第二刺激。延迟时间较长则进行单眼跳直接跳向第二刺激。如果延迟时间适中，则第一眼跳终止于两刺激之间，第二眼跳跳向第二刺激。这与之前Ray等人采用的双任务范式研究中Follow和Redirect两种条件非常相似[16]。但第一眼跳的落点位置也会受到第二目标和第一目标位置的影响，当第二目标出现在第一目标的附近时，第一眼跳的准确性会大幅下降，表现出一种整体效应或重心效应，即眼跳指向两目标构成的整体的中心或两者之间的某点[23]。如果第二线索的出现与第一线索的消失无关，那么，第二线索的出现对第一眼跳潜伏期的影响会更大，这与Gap效应相似。Gap效应是指在周围视野的目标出现之前，注视目标首先消失，两者之间的时间间隔即为Gap，这将使眼跳的潜伏期从200ms左右降至120～150ms。原因在于注视过程中存在着对眼跳的抑制，而注视点的消失则促进了这种抑制的释放，从而对眼跳的发生产生易化[24]。
3.3 系列眼跳中不同眼跳的执行特点
Zingale发现第一眼跳的潜伏期与系列眼跳之间的眼跳间隔会随着目标数的增加而增加，每增加一个目标，其潜伏期就会延长20ms左右。眼跳的潜伏期也因其在系列中所处的位置的不同而有不同，一般是第一眼跳的潜伏期较普通眼跳(normal saccade)的潜伏期长，而后面的眼跳间的时间间隔比普通眼跳的潜伏期要短。当移走刺激要求被试按对目标的记忆来进行眼跳时，所获得的结果是相似的[25]。Findlay等发现[26]，视觉搜索中，当第一眼跳跳向干扰物时，后面的第二眼跳会跳向目标或与目标有共同特征的干扰物。对第二眼跳的计划并不是在两次眼跳间的短暂停顿中进行的，而是在第一眼跳之前就决定了其后经过短暂停顿的第二眼跳，之前的注视点与第二眼跳目标之间的距离是决定第二眼跳准确性的关键因素，眼跳间的时间间隔对准确性的影响却并不大[17]。由此可见，第一眼跳和第二眼跳是作为一个整体在第一眼跳之前的注视中进行计划的。在第一眼跳执行之前，我们也许已经知道第一眼跳指向的并非所要求的目标，视觉中枢可以预知错误，并立刻开始计划一个后继的反应来纠正错误[16]。
普通眼跳的潜伏期是200ms左右，快速眼跳(express saccade)的潜伏期在100～120ms。系列眼跳的首次眼跳潜伏期较普通眼跳稍长，在150～300ms左右；而第二眼跳潜伏期（即眼跳间的时间间隔）短于正常眼跳潜伏期，一般在100ms之内，大部分在50ms左右，而最短的只有15ms。因此，第二眼跳的计划并不只是在短暂的眼跳间隔内完成，而是在第一眼跳的计划和执行过程中同时进行的[17]。但Lünenburger等发现，在由视觉刺激引导的快速系列眼跳中，第二眼跳的潜伏期要比第一眼跳的长[27]；这种时间的增长可能与返回抑制有关[28]。
虽然在眼跳过程中(100～200ms)视觉能力会有所下降，但眼跳计划过程中的视觉信息却不断更新。在双步任务中，视觉信息更新最早出现在第一眼跳开始执行后150ms[2]。对第一刺激的眼跳计划会因为第二刺激的出现而调整，即通过对第二刺激的视觉加工分析发现第一眼跳计划不十分准确时，便会产生指向目标的第二眼跳计划[17]。然而，对于第一眼跳是否会在执行中被中断，以及如果被中断，它是否由第二眼跳计划发挥作用等问题仍然存在争论。Becker等认为，眼跳准备包括确定方向和确定眼跳幅度两个阶段。新的视觉信息只改变幅度，不会影响眼跳方向。但是这种眼跳计划的幅度和方向分离还缺少生理学证据[29]。另一种观点认为，在第一眼跳的准备和执行的同时就开始了第二眼跳准备，与第二眼跳准备相关的神经细胞活动的逐渐加强会弱化与第一眼跳相关的神经活动，上丘中与第一眼跳相关的神经活动受到的抑制会使眼跳中途停止[30]。
Bahill等人指出，大幅眼跳的峰速度要比小幅眼跳的峰速度更大，被中途停止的眼跳的峰速度要大于同等幅度的正常眼跳的峰速度[17]。但在McPeek等的研究中并未发现首次眼跳的峰速度与同等幅度正常眼跳的峰速度之间有显著差异，不仅如此，其他眼动指标上也未见差异[17]。由此推论，第一眼跳的执行并没有被打断，而是按计划进行的。
系列眼跳执行中，第二眼跳的幅度是如何确定的呢？Ditterich等人发现，系列眼跳是按照确定的幅度进行的，眼跳执行过程中，眼睛实际位置的网膜外反馈信息并未对眼跳的幅度产生很大影响[31]。Vergilino-Perez等证明，第二眼跳是否按某一确定的幅度进行取决于第二眼跳的目标，即它是以第一眼跳目标为目标，还是以不同于第一眼跳目标的新客体为目标。在朝向新刺激时视觉系统需要同时准备两个眼跳；如果第二眼跳指向的目标与第一眼跳相同，只是在同一客体内扫描，那么，它的幅度是一个固定矢量。而当第二眼跳目标是一个新客体时，它将落在客体的重心上[32]。由此可见，客体的分界会影响内源性眼动计划。还有一种可能是，当第二眼跳指向一个新的客体时，相当于它对该客体所做的第一眼跳，而对客体的第一眼跳是可以由该客体形状的抽象表征来引导，眼跳目标将落在客体形状表征的重心或中心[33]。
要实现对突然出现在边缘视野中单一目标的注视，有两种不同的选择：一种方式是通过由2～3次眼跳构成的系列眼跳将视线集中于目标，另一种是通过一个大幅度的眼跳来实现对目标的注视。Donkelaar等对此现象的研究发现，系列眼跳的计划和执行相对于单眼跳自动化程度更高，表现为系列眼跳中第一眼跳的潜伏期短于单眼跳的潜伏期。不同年龄组被试在两种方式的选择上也存在着很大的差异，年龄较小儿童中采取系列眼跳方式的更多，而年龄大些的儿童和成人则倾向于采取单眼跳的方式。而且不同年龄组被试执行单眼跳时，潜伏期随年龄的增长而明显缩短，但执行系列眼跳时，不同年龄组被试第一眼跳的潜伏期却没有显著差异[34]。
因为眼跳的计划与执行是大脑释放了对注视的保持和对眼跳的抑制，保持注视的能力又随年龄增长而增强[35]，即年龄较小儿童的注视保持能力较低，所以年龄较小儿童产生系列眼跳的频率相对注意保持能力较高的其他年龄组更高。在单眼跳能力随年龄增加而增强[36]的同时，低龄儿童执行的系列眼跳中，第一眼跳的幅度与潜伏期成正相关，说明随着大脑对眼跳抑制的增强，眼跳计划更加充分和准确[34]。低龄儿童所执行的这种系列眼跳是未完全计划好的、非自主控制的行为，所以不同于有意计划的系列眼跳的首次眼跳潜伏期，它的潜伏期并没有随眼跳数量增加而增长，而有相反的趋势。
4 系列眼跳与注意
选择性注意是意识经验的大门，是影响我们对各种不同刺激进行知觉辨认和识记的重要因素。那么，注意与眼跳之间存在着怎样关系呢？Klein提出的眼跳准备理论认为，向某一位置计划的眼跳引起了指向该位置的内源性注意定向，注意在某位置的集中会易化向该位置的眼跳[37]。注意的前运动理论认为，负责空间注意的机制在实际的空间地图上进行定位，注意的转移就伴随着向特定位置眼跳的计划[38]。视觉注意模型(Visual Attention Model)则认为，注意之所以转向眼跳目标是因为它要为眼跳计算空间参数[39]。虽然注意的前运动理论认为眼跳计划引起了注意转移，而视觉注意模型则把眼跳看成是注意转移的结果，但这两个模型都强调眼跳和注意转移的一一对应关系，强调注意先于眼睛到达目标。Kowler等认为，注意和眼跳指向同一客体是为了对所选择的客体作进一步加工，将注意集中于某一目标会促进眼跳，而对眼跳目标的知觉辨认会优于其他地方[40]。注意集中与眼跳目标选择是分不开的，人不可能在对其他目标做精确知觉判断的同时，去准备对另一目标做既快又准的眼跳。单个眼跳不足以完成复杂的心理加工，只有通过系列眼跳注意才能够完成在目标或潜在的目标间的分配。系列眼跳前注意分配过程有以下3种模型。
4.1 序列注意模型
该模型主要建立在阅读过程基础上[4]。它认为，在眼跳执行之前，注意就分配到下一个眼跳的目标上。在阅读过程中，注意在每次注视开始只集中于所注视的词上，当该词的语意加工达到一定水平时，注意便移向边缘视野中的下一词，并进行词汇加工，同时计算下次眼跳的幅度。当然，该模型也可以扩展到其他领域。Henderson等人发现，某一客体连续两次被注视时，第二次注视时间明显减少；如果中间有间隔，这种现象便消失[41]。Henderson等认为，在每次注视中注意会转移到下次将要注视的客体上，并对其进行一定程度的加工，从而降低对其注视时所需要的时间，即在视线集中到某客体后，一段时间内，注意集中于处于中央窝视野的该客体上，对该刺激信息的加工进行到一定程度，注意则转向下一眼跳目标，开始对其信息的加工，注意集中于新刺激会调整对新刺激特征的高水平分析，并促进跳向该刺激的下一眼跳的计划与执行[42]。这一模型得到了很多眼动研究的支持。英语阅读研究表明掩蔽注视点右侧的文章内容相对于掩蔽注视点左侧内容会更大程度影响阅读[41]；客体认知研究中，改变即将注视客体的特征会干扰视觉扫描模式[21]。Gersch等也认为，视觉注意的动态分配能够产生准确的系列眼跳，在进行注意资源分配时，主要是将注意提前分配到下一个眼跳目标上，而不是其他位置上的客体[43]。
总之，该理论主张系列眼跳中，注意按顺序分布于系列眼跳中各个眼跳的目标。注意分配的顺序性决定了眼跳计划和执行的顺序性，即系列眼跳中的各个眼跳的计划独立进行，并没有时间上的重叠，这显然与许多研究中得出的结论存在矛盾，因为很多证据表明系列眼跳中的各个眼跳的计划和执行具有一定程度的同时性。
4.2 时间模型与空间模型
与注意序列模型不同，时间模型和空间模型则认为，注意在系列眼跳执行之前就分配到了多个潜在的眼跳目标上。Kowler等提出了时间模型，该模型认为，系列眼跳执行前，注意在多个潜在眼跳目标处按某种序列移动；眼跳落点确定后眼动系统生成执行眼跳指令，注意在眼跳目标和非眼跳目标之间按序列移动；当注意分布在即将进行眼跳的目标处时，视觉系统发送执行眼跳指令，其中并不包含将眼跳目标和非眼跳目标分开的特殊信号，而是将第一眼跳目标的确定和系列眼跳的执行区分开，即先确定第一眼跳目标，当注意在序列移动中集中到该目标上时，就开始执行系列眼跳。若眼跳执行指令在注意集中到目标之前发出，就会产生错误眼跳；若眼跳执行指令发出晚了，就会使眼跳潜伏期产生不必要的增长[40]。时间模型与近期的神经生理学研究中的证据更为一致[44]。
空间模型认为，注意在系列眼跳执行之前是平行分配于各个眼跳目标的，即注意可以同时分布到眼跳目标和知觉目标处，分配量的多少则根据被试面对任务所采取的策略而定。注意移向眼跳目标是进行精确眼跳所必需的。但在Kowler等的研究中指出，从眼跳目标处移走一些注意，并不会对眼跳的潜伏期或准确性产生较大影响[40]，这就为注意不是单指向下一个眼跳目标而是平行分配于多个目标的观点提供了支持。但是，得出上面结论的前提是从眼跳目标处所移走注意的数量不超过一定界限，如果超过了，就会使眼跳潜伏期增长，准确性下降，原因可能是参与眼跳计划、执行的神经细胞放电减少或数量减少。那么，Kowler等指出不同的神经细胞分别负责眼跳目标和知觉目标的加工，且两组细胞活动之间存在交互抑制。若眼跳目标与知觉目标为不同客体，注意在眼跳目标处分配较多时，负责该处信息加工的神经细胞活动增强，眼跳潜伏期缩短，准确性提高，而负责知觉目标处信息加工的细胞受到的抑制增强，表现为对知觉目标的反应成绩降低；注意在知觉目标处分配较多时，结果相反[40]。空间模型认为，眼跳落点的确定是根据注意集中区域中信息的共同加工，但是，即便眼跳目标和知觉目标获得的注意数量相同，被试也能够准确的从中确定哪个是眼跳目标，这说明眼跳系统有自己的目标选择机制，并不是单纯依靠知觉选择注意。
Godijn等通过一系列双任务实验，进一步探讨系列眼跳的注意分配特点[4]。他们发现，系列眼跳前，注意分布于两个眼跳目标处，因为对眼跳目标处的字母的辨认率更高。如果改变字母呈现方式（同时呈现或相继呈现），则结果表明，在系列眼跳前注意平行分配于眼跳目标处，这支持了空间模型。注意分配于两个眼跳目标处的量有所不同，第一目标处更多。眼跳目标处字母辨认成绩好的原因可能在于原来的4个客体都是潜在的眼跳目标，开始时计划了指向它们的眼跳，之后又取消了非目标处的眼跳计划，从而形成了返回抑制[45]。
时间模型与空间模型能够很好地解释系列眼跳产生过程中的一些现象，而且两种理论都得到了一些研究结果的支持。集中性注意(Focal attention)是眼跳执行的必要条件[46]，注意的集中程度会影响眼跳目标定位和眼跳轨迹[14,44]，那么弄清系列眼跳的计划和执行所必需的注意量，是决定两种模型中哪个更占优势的关键。
5 系列眼跳与记忆
现实生活中，我们时刻面对的并不只是某个单独的目标客体，而是一系列相互之间既有一定竞争性又有联系的客体。我们并不能将视线同时转向多个客体，而只能是按一定的顺序对其进行逐一注视；而且这些目标的出现与我们对其进行的眼跳往往并不是相继的，更多情况下是一系列目标快速闪现，在头脑中形成短暂的记忆，凭借记忆再执行一系列眼跳。面对视觉场景中的一系列客体，很多时候人们所做的眼跳并不是视觉引导的，而是记忆引导的；记忆与系列眼跳的产生之间有着密切的联系，记忆以不同的形式驱动或保持视动行为。
5.1 记忆引导着视觉搜索
由于感觉认知资源对视觉信息加工的限制，人们只能以系列眼跳的方式，按一定序列对视觉场景中的刺激逐一扫描，且在视觉扫描中会尽量避免回到曾经扫描过的位置上重新扫描，即当观察者发现某个区域没有目标时，就记住这些位置的坐标，并避免视线重新回到这些位置[47]。记忆对静态场景中引导视觉搜索的注意扫描路径有很大的影响，但是，不同学者对这种记忆的容量和形式的看法不同。Gilchrist和Harvey发现，被试在对一个客体注视后的2～3个眼跳都不会重新跳到该客体上，之后，重新跳到该客体上的可能性才慢慢增长[48]，这说明视觉搜索中，发挥作用的记忆保持时间很短或者容量很小。但是Peterson等人则认为，视觉搜索中记忆的容量并非只有2～3个客体，而是11个或更多[49]。产生不同结果的原因可能是在Peterson等人的实验中采用的刺激比较小，刺激必须要集中到中央窝视野上，不能同时探察多个客体；而Gilchrist等的实验中客体较大，一个注视中可同时探察中央窝和副中央窝视野中的客体，搜索整个场景所需的眼跳数目很少，对某客体注视后间隔2～3个眼跳的重新注视反应的可能并不是记忆已经消退了，而是对已扫描客体的第二次审核。另外一种可能性是在Peterson实验中，被试采用了不同的应对策略。为了证实这一点，McCarley等在实验中要求被试搜索动态刺激，结果与Gilchrist的结论相似：容量为2～4个客体的记忆会避免对场景中已经注视过的客体重新注视，即记忆系统会避免眼睛跳回原有目标[50]。
5.2.眼跳中的记忆(transsaccadic memory)和系列眼跳
面对正常的视觉场景，人类的眼睛会以每秒钟2～3次的频率运动，那么，网膜上的像在整个这个过程中是移动的、不连续的，每个注视形成的网像之间可能没有重合或只有很少重合。尽管如此，我们所知觉到的世界是完整的、连续的。Irwin认为，由系列眼跳连接起来的连续注视所获取信息的整合并不是依赖于某种缓冲器，而是几种不同形式的记忆共同作用的结果，其中涉及视觉短时记忆(VSTM)和长时记忆(VLTM)等，在眼跳前后的场景知觉中有重要的作用，眼跳中记忆的容量是3～4个项目；该记忆的保持时间比较长，在眼跳开始后可持续750毫秒左右；记忆中可以对目标字母的特征、颜色和位置等信息进行加工；某个客体是否能进入视觉短时记忆是由注意控制的，对注意集中区域的信息记忆成绩更好[37,51]。一系列眼跳过程中，我们知觉的视觉世界能保持稳定，原因在于眼跳执行中储存在视觉短时记忆中的客体表征并未产生变化[52]。而只有中央窝视野加工过的客体信息才会进入这一长时记忆系统，长时视觉记忆能够辅助短时视觉记忆对场景的表征[53]。
5.3.记忆眼跳模型
顶叶皮质则可能是系列眼跳中记忆的生理基础。人类和其他哺乳动物的大脑后顶叶(PPC)参与空间信息的加工和更新，侧顶叶(LIP)作为后顶叶的一部分，发挥着重要的作用。侧顶叶(LIP)既与眼跳的计划有关，同时，又对突出的空间位置进行记忆编码加工[54]。因此，后顶叶(PPC)中的部分结构负责由记忆引导的延迟眼跳和视觉空间注意[8，9]。Mazzoni等发现，在第一眼跳进行之前，许多运动感受野在第一眼跳方向上的细胞一直在放电，而对第二眼跳的方向进行编码的神经细胞只是在第一眼跳完成之后才开始放电，这些细胞在侧顶叶(LIP)中占大概77%，它们只对即将进行的眼跳加以编码。而LIP中另外有16%的细胞在第二目标闪现之后才开始放电，一直持续到第二眼跳执行完毕[55]。因此，这些细胞对第二目标的位置进行记忆编码，可以把这些细胞看成是感觉记忆细胞，它们参与系列眼跳的计划。
图3 Xing & Andersen提出的记忆眼跳模型
在Mazzoni的研究基础上，Xing等提出了双眼跳任务的记忆眼跳模型[54]。如图3所示，模型由循环网络Ⅰ（recurrent net-Ⅰ）和循环网络Ⅱ（recurrent net-Ⅱ）组成。它们分别接收来自视觉、听觉和眼睛位置的信息，每个循环网络Ⅱ都会将其输出信息投射到循环网络Ⅰ中。循环网络内部各单元之间存在着广泛联系。循环网络Ⅰ负责即将进行的眼跳计划和执行。在第一眼跳完成之后，循环网络Ⅰ会立刻停止记忆活动并回到初始状态，循环网络Ⅱ起到记忆缓冲器的作用，每个缓冲器负责一个额外的眼跳。循环网络Ⅰ中的神经细胞对第一眼跳进行编码，第二目标的短暂闪现并不会影响到其持续的活动；而第二目标的信息和眼睛的初始位置信息都保持在循环网络Ⅱ中。第一眼跳结束之后，循环网络Ⅰ受眼跳后抑制机制的影响停止活动，之后再接收到新的眼睛位置信息和来自循环网络Ⅱ的关于第二目标的信息，并对其进行综合加工，从而产生第二眼跳。循环网络Ⅱ所扮演的角色就是第二目标的记忆缓冲器，负责第二目标位置信息的记忆编码，并适时地将信息传递到循环网络Ⅰ中。模型中另一个非常重要的控制结构是眼跳后令循环网络Ⅰ停止活动的眼跳后抑制机制；它对产生新的眼跳是不可缺少的。在眼跳结束后可以看到侧顶叶(LIP)中部分神经细胞活动的突然停止。前额叶中的很多神经细胞在眼跳后有大量的活动，且它与侧顶叶之间有反馈性神经联系，可能就是这些神经细胞发出的阻尼信号传递到LIP，形成了眼跳后抑制。
总之，记忆和系列眼跳之间有着非常密切的关系，记忆在系列眼跳中发挥作用。在计算第二眼跳方向和幅度时，需要用到之前眼跳的信息。Blohm等发现，第一眼跳的网膜外信息和第一眼跳前保持在记忆中的第二眼跳目标的位置信息能够帮助眼动系统准确的确定第二眼跳的方向和幅度[56]，这样眼动系统就可以在我们自身运动的同时，进行准确的系列眼跳了。McPeek等人的突现启动(priming of popout)研究也表明，内隐性短时记忆会影响系列眼跳中第一眼跳的潜伏期、朝向和眼跳轨迹，也会影响第二眼跳的潜伏期[14]。在学习掌握动作技能的过程中，如果需要进行一系列眼跳，那么，系列眼跳顺序和模式的形成对技能的习得至关重要。不仅如此，系列眼跳的模式也会影响面孔的记忆识别[57]。
6 小结
系列眼跳的计划和执行是一个较为复杂的过程，第二眼跳的计划与第一眼跳的计划和执行在时间上和资源占用上有一定程度重叠。注意在系列眼跳执行前和执行中的分配与转移对整个过程中信息加工也有着重要的作用。由额眼区、辅眼区、侧顶叶和上丘构成的神经环路是产生系列眼跳的基本神经生理基础。
系列眼跳是一种更加趋近自然状态下的眼动模式。以前对系列眼跳的实验研究更多采用的是双步任务、视觉搜索任务或反眼跳任务，这些任务可能会降低其自然属性，从而降低了研究的生态学效度。研究中采用的实验范式仍不够完善，如Kowler等人所用的双任务范式下，被试在执行两个任务时所采取的策略不同，即对准备眼跳和加工知觉目标这两者采取不同优先程度，则会产生不同的结果[40]，那么，所得出的注意在眼跳前分配到眼跳目标处这一结论的可靠程度值得探讨。
系列眼跳的研究还有很多问题没有解决，如第二眼跳是否会中断第一眼跳的执行，影响的程度有多大，系列眼跳过程中视觉信息的更新是何时进行的，第二目标的位置信息储存在哪里等。研究范式、方法上存在的争论和眼动技术的不断发展，令越来越多的研究者将更具生态学意义的系列眼跳作为研究关注的内容，而且随着脑成像、单细胞记录、事件相关电位(ERP)等方法的广泛应用，可以尝试将眼动技术与这些脑机制的研究方法结合起来，更为清晰的了解眼动这种较容易观测到的外显行为的内在神经机理，并探究隐藏其后的深层心理学意义。系列眼跳并不是多个眼跳的简单相加，从计划、视觉信息的更新到最后的执行，各个眼跳之间都有复杂的交互影响。那么通过对系列眼跳，以及知觉、注意和记忆等高级心理过程与系列眼跳之间关系的研究，可以改善视觉场景中的客体呈现设计，从而提高认知加工效率。
收稿日期：2007-05-12
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